Файл: Артамонов, М. Д. Основы теории и конструкции автомобиля учебник.pdf

Температура и давление в конце сгорания

Согласно первому закону термодинамики выделяющаяся в про­ цессе сгоранпя теплота расходуется на увеличение внутренней энергии газа и совершение механической работы, а также частично отводится в охлаждающую среду.

Общее количество теплоты, которое выделяется в цилиндре двигателя, меньше теплоты сгорания сгоревшего топлива, так как сгорание сопровождается неизбежными потерями вследствие хими­

Lz'z — работа газов на участке z'z в кДж/кг.

Внутренняя энергия продуктов сгорания (в точке z) и рабочей смеси (в точке с) определяется по формулам:

Uz = mcl(Mt + Mr) Tz-,

Uс — mc'v (Мг + Мг) Тс,

где mcl и mc'v — средние киломольные теплоемкости продуктов сгорания и рабочей смеси при постоянном объеме в кДж/(кмоль К).

36

Так как количество остаточных газов М г незначительно по сравнению с количеством горючей смеси М ъ то можно принять, что теплоемкость mc'D= mcv, где тси— средняя киломольная теплоемкость воздуха в кДж/(кмоль К).

Работа расширения газов на участке z z

L z’z = PzVz — Pz'Vz-.

Так как p zr = Крс и Vz>= Vc, то можно написать, что

L z ’ i = P z P Z h p ^ с V.

Напишем характеристические уравнения для состояния про­ дуктов сгорания в точках z и с:

Ру г = т ц м ъ + м г)тг

РсУ с = 8314 {М1 -\-М ,)Т с.

Подставляя значения работ в точках г н е в ф'ормулу для определения работы LZ’Z (в кДж), получим

Lz'z = 8314 (Мо + Мг) Тг - 8314А. {Мх+ Мт) Тс.

Разделив почленно это уравнение на сумму М х + М г, а также произведя приведение подобных членов и перенеся известные величины в левую часть уравнения, получим

Подставляя их значения, а также значение киломольной

Полученное уравнение позволяет определить максимальную температуру цикла двигателя с воспламенением от сжатия (ди­ зеля).

37

Так как для цикла со сгоранием жидкого топлива при V = const (карбюраторный двигатель) работа газов LZ'Z — 0, то уравнение сгорания упрощается, принимая при коэффициенте а ^ 1 сле­

дующий вид:

AMl+Yr)

У карбюраторных двигателей на некоторых режимах работы коэффициент а < 1 , и поэтому топливо не сгорает полностью

из-за недостатка кислорода. Потерю теплоты сгорания 1 кг то­ плива вследствие недостатка кислорода воздуха при а < 1 обоз­

начают через ДНи. Следовательно, в уравнение сгорания (23) вместо величины Ни должна быть подставлена разность IIи— ДЯи.

Величину ДНи (в кДж/кг) определяют по формуле

АНи —119 750 (1 — a) L0.

Таким образом, уравнение сгорания для цикла со сгора­

В уравнениях (22) — (24) все величины известны, кроме температуры конца сгорания Тг и средних кпломольных тепло­ емкостей воздуха и продуктов сгорания при V = const (гпс,]; тср) и при р = const (тср), которые определяют по справочнику.

Так как

тс'ц= а-\-ЬТ\

тС;= а ;+ ы т -,

тср = а"р-\- Ъ'рТ,

С численное значение всех известных величин в левой части уравнения, составим квадратное уравнение

АТ1 + ВТг - С = 0,

откуда

Таким же образом получим уравнение сгорания для карбю­

38

Обозначив буквой А член p.bt,, буквой В член |ха» и буквой С численное значение всех известных величин в левой части урав­ нения, получим аналогичное квадратное уравнение для определе­ ния температуры Т2 конца видимого сгорания.

Давление в конце сгорания для любого цикла можно опре­

Тогда давление (в МН/м2) в конце сгорания: для смешанного цикла

Коэффициент £ зависит от режима работы двигателя, способа смесеобразования, условий охлаждения камеры сгорания и дого­ рания на линии расширения.

Ниже приведены значения коэффициента £ при работе дви­ гателей с полной нагрузкой:

Малые значения коэффициента | указывают на увеличенную теплоотдачу в охлаждающую среду, а также на значительное догорание при расширении.

Для карбюраторных двигателей величину коэффициента | выбирают также с учетом диссоциации продуктов сгорания.

с повышением температуры и уменьшаясь с увеличением давления. Значительная диссоциация наблюдается при коэффициенте избытка воздуха, равном приблизительно 1 , а также при

39